นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ทดสอบต้นแบบบอลลูนวีนัสในทะเลทรายแบล็ก ร็อก รัฐเนวาดา ในเดือนกรกฎาคม ปี 2022 ยานจำลองขนาดเล็กนี้ประสบความสำเร็จในการทดสอบบินเบื้องต้น 2 ครั้ง

ด้วยความร้อนจัดและความดันมหาศาล พื้นผิวของดาวศุกร์จึงเป็นสถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวยและโหดร้าย ยานสำรวจที่ลงจอดที่นั่นจนถึงตอนนี้อยู่ได้เพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น แต่ดูเหมือนจะมีอีกวิธีหนึ่งในการสำรวจโลกที่อันตรายและน่าสนใจนี้ นอกเหนือจากยานโคจร ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ไม่ไกลจากโลก นั่นก็คือบอลลูน ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชัน (JPL) ของนาซาในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย รายงานเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม 2022 ว่าบอลลูนหุ่นยนต์บินได้ ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวคิดหุ่นยนต์บินได้ของ JPL ประสบความสำเร็จในการทดสอบบินสองครั้งเหนือรัฐเนวาดา

นักวิจัยใช้ต้นแบบทดสอบ ซึ่งเป็นบอลลูนขนาดเล็กที่อาจลอยผ่านเมฆหนาทึบของดาวศุกร์ได้ในอนาคต

เที่ยวบินทดสอบต้นแบบบอลลูนวีนัสครั้งแรก

หุ่นยนต์บินวีนัสที่วางแผนไว้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 ฟุต (12 เมตร) ซึ่งมีขนาดประมาณ 2/3 ของต้นแบบ

ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจาก JPL และ Near Space Corporation ในเมืองทิลลามุก รัฐโอเรกอน ได้ทำการทดสอบการบิน ความสำเร็จของพวกเขาบ่งชี้ว่าบอลลูนสำหรับสำรวจดาวศุกร์น่าจะสามารถอยู่รอดได้ในชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นของดาวเคราะห์เพื่อนบ้านดวงนี้ บนดาวศุกร์ บอลลูนจะบินที่ระดับความสูง 55 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว เพื่อให้ได้อุณหภูมิและความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกับชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในการทดสอบ ทีมงานได้ยกบอลลูนทดสอบขึ้นไปที่ระดับความสูง 1 กิโลเมตร

บอลลูนทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ทุกประการ จาคอบ อิซราเอเลวิตซ์ หัวหน้าโครงการทดสอบการบินของ JPL และผู้เชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์ กล่าวว่า “เรารู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งกับประสิทธิภาพของต้นแบบ มันสามารถขึ้นบิน แสดงให้เห็นถึงการควบคุมระดับความสูง และเราก็สามารถนำมันกลับมาในสภาพที่ดีได้หลังจากการบินทั้งสองครั้ง เราได้บันทึกข้อมูลจำนวนมากจากการบินเหล่านี้ และหวังว่าจะนำข้อมูลเหล่านั้นไปใช้เพื่อปรับปรุงแบบจำลองการจำลองของเราก่อนที่จะสำรวจดาวเคราะห์ดวงอื่น”

พอล ไบรน์ จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ และผู้ร่วมงานด้านวิทยาศาสตร์หุ่นยนต์อวกาศ กล่าวเสริมว่า “ความสำเร็จของการทดสอบการบินเหล่านี้มีความหมายอย่างมากสำหรับเรา เราได้แสดงให้เห็นถึงเทคโนโลยีที่จำเป็นในการสำรวจเมฆบนดาวศุกร์ได้สำเร็จ การทดสอบเหล่านี้วางรากฐานสำหรับวิธีที่เราอาจจะสามารถสำรวจพื้นผิวที่ร้อนระอุของดาวศุกร์ด้วยหุ่นยนต์ในระยะยาวได้”

ท่องเที่ยวไปในสายลมแห่งดาวศุกร์

แล้วทำไมต้องใช้บอลลูน? นาซาต้องการศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในบริเวณที่ต่ำเกินกว่ายานสำรวจจะวิเคราะห์ได้ ต่างจากยานลงจอดที่ระเบิดภายในไม่กี่ชั่วโมง บอลลูนสามารถลอยอยู่ในอากาศได้นานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน โดยลอยจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตก บอลลูนยังสามารถเปลี่ยนระดับความสูงได้ระหว่าง 171,000 ถึง 203,000 ฟุต (52 ถึง 62 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิว

อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์บินได้ไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวเสียทีเดียว มันทำงานร่วมกับยานโคจรเหนือชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ นอกจากจะทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์แล้ว บอลลูนยังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสื่อสารกับยานโคจรอีกด้วย

ลูกโป่งซ้อนลูกโป่ง

นักวิจัยกล่าวว่าต้นแบบนี้โดยพื้นฐานแล้วคือ "ลูกโป่งซ้อนลูกโป่ง" ที่มีแรงดันฮีเลียมลูกโป่งฮีเลียมจะเติมก๊าซเข้าไปในถังเก็บภายในที่แข็งแรง ในขณะเดียวกัน ลูกโป่งฮีเลียมด้านนอกที่ยืดหยุ่นได้จะสามารถขยายและหดตัวได้ ลูกโป่งยังสามารถลอยสูงขึ้นหรือตกลงต่ำลงได้ โดยอาศัยความช่วยเหลือของ...ฮีเลียมช่องระบายอากาศ หากทีมภารกิจต้องการยกบอลลูนขึ้น พวกเขาจะระบายฮีเลียมจากถังเก็บภายในไปยังบอลลูนด้านนอก ส่วนการนำบอลลูนกลับเข้าที่เดิมนั้น...ฮีเลียมอากาศจะถูกระบายกลับเข้าไปในถังเก็บ ทำให้บอลลูนด้านนอกหดตัวและสูญเสียแรงลอยตัวไปบางส่วน

สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

ที่ระดับความสูงที่วางแผนไว้ 55 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวของดาวศุกร์ อุณหภูมิจะไม่รุนแรงนัก และความดันบรรยากาศก็ไม่สูงมากนัก แต่ส่วนนี้ของชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ก็ยังคงรุนแรงอยู่ดี เพราะเมฆเต็มไปด้วยหยดกรดซัลฟิวริก เพื่อช่วยให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนนี้ วิศวกรจึงสร้างบอลลูนจากวัสดุหลายชั้น วัสดุดังกล่าวมีคุณสมบัติเด่นคือ เคลือบด้วยสารกันกรด เคลือบโลหะเพื่อลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ และชั้นในที่แข็งแรงพอที่จะบรรทุกอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ได้ แม้แต่ซีลก็ยังทนต่อกรด การทดสอบการบินแสดงให้เห็นว่าวัสดุและการสร้างบอลลูนควรใช้งานได้บนดาวศุกร์เช่นกัน วัสดุที่ใช้เพื่อความอยู่รอดบนดาวศุกร์นั้นผลิตได้ยาก และความแข็งแกร่งในการใช้งานที่เราแสดงให้เห็นในการปล่อยและกู้คืนที่เนวาดาทำให้เรามั่นใจในความน่าเชื่อถือของบอลลูนของเราบนดาวศุกร์

เป็นเวลานานหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรบางกลุ่มเสนอแนวคิดเรื่องการใช้บอลลูนเพื่อสำรวจดาวศุกร์ ซึ่งในไม่ช้าอาจกลายเป็นความจริงได้ ภาพจาก NASA

วิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์

นักวิทยาศาสตร์ติดตั้งอุปกรณ์บนบอลลูนเพื่อใช้ในการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ ซึ่งรวมถึงการค้นหาคลื่นเสียงในชั้นบรรยากาศที่เกิดจากแผ่นดินไหวบนดาวศุกร์ การวิเคราะห์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดอย่างหนึ่งคือการวิเคราะห์องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศนั่นเองคาร์บอนไดออกไซด์ก๊าซชนิดนี้ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ เป็นตัวกระตุ้นให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกอย่างรุนแรง ซึ่งทำให้พื้นผิวของดาวศุกร์กลายเป็นนรก การวิเคราะห์ใหม่นี้อาจให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับสาเหตุที่เหตุการณ์นี้เกิดขึ้น ที่จริงแล้ว นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าในยุคแรกเริ่ม ดาวศุกร์เคยมีลักษณะคล้ายโลกมากกว่านี้ แล้วเกิดอะไรขึ้นกันแน่?

แน่นอนว่า นับตั้งแต่ที่นักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในปี 2020 คำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตในเมฆของดาวศุกร์ก็กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง ต้นกำเนิดของฟอสฟีนยังไม่เป็นที่แน่ชัด และบางการศึกษายังคงตั้งคำถามถึงการมีอยู่ของมัน แต่ภารกิจบอลลูนเช่นนี้จะเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการวิเคราะห์เมฆอย่างละเอียด และอาจถึงขั้นระบุจุลินทรีย์ได้โดยตรง ภารกิจบอลลูนเช่นนี้อาจช่วยไขปริศนาที่ซับซ้อนและท้าทายที่สุดบางอย่างได้